日前，北京大學(xué)物理學(xué)院、納光電子前沿科學(xué)中心、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室肖云峰教授、龔旗煌院士課題組與中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點實驗室張文富研究員課題組合作，在集成微腔光頻梳領(lǐng)域取得進展：利用合成勢阱場首次在同一微環(huán)諧振腔上實現(xiàn)了具有32種重復(fù)頻率的孤子晶體光頻梳，其重復(fù)頻率覆蓋了多個射頻波段和太赫茲波段。 RJ4. kt  
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近年來，集成微腔光頻梳技術(shù)已經(jīng)取得長足進步，在激光雷達、相干通信、精密光譜、微波光子學(xué)、集成光鐘和量子光源等領(lǐng)域展示出前所未有的優(yōu)勢。然而，微腔孤子的產(chǎn)生通常具有隨機性，為集成光頻梳實際應(yīng)用帶來極大挑戰(zhàn)。為此，聯(lián)合課題組引入外部控制光場，通過其與泵浦光拍頻形成的腔內(nèi)光場勢阱，實現(xiàn)了對孤子的捕獲和操控，從而得到腔內(nèi)孤子等間隔排布的合成孤子晶體光頻梳（也稱為完美孤子晶體光頻梳）。合成孤子晶體光頻梳的實現(xiàn)打破了微腔尺寸對孤子光頻梳重復(fù)頻率的限制，例如在一個自由光譜范圍為49GHz微腔內(nèi)實現(xiàn)了高達1.57THz重復(fù)頻率的孤子光頻梳；并且，孤子晶體排布的有序性使得梳齒功率得到巨大提升，例如N孤子晶體光梳總功率相對于單孤子增強了N倍，而其單根梳齒功率則增強了N2倍，為高功率微腔光頻梳應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 Dyg?F )6  
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研究還揭示了一種不同于傳統(tǒng)微腔呼吸孤子的新型孤子受迫振蕩現(xiàn)象，來源于合成光場勢阱和孤子脈沖的群速度差；通過調(diào)諧控制光束的頻率，可實現(xiàn)對振蕩頻率的人為調(diào)控。此外，由于微腔內(nèi)存在熱光效應(yīng)，孤子的重復(fù)頻率也將在小范圍內(nèi)實現(xiàn)精細調(diào)諧。以單孤子光頻梳為例，實驗實現(xiàn)了孤子受迫振蕩頻率～20MHz、重復(fù)頻率～60kHz的連續(xù)調(diào)諧，為精密調(diào)諧孤子重復(fù)頻率提供了新的方案。 #1.YKo  
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此項工作首次將合成的微腔勢阱場引入微腔孤子光頻梳實驗研究，為微腔孤子脈沖的操控與轉(zhuǎn)換提供了新思路；與此同時，實驗實現(xiàn)的可重構(gòu)合成孤子晶體光頻梳對5G無線通信、激光雷達和高純度微波源等應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)研究成果以“可任意合成的孤子晶體”（Synthesized soliton crystals）為題，2021年5月26日在線發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）；論文的共同第一作者包括中科院西安光機所盧志舟博士和王偉強副研究員、北京大學(xué)博士研究生陳豪敬（2019級）和姚璐（2019級），共同通訊作者為張文富和肖云峰。美國弗吉尼亞大學(xué)易煦助理教授（物理學(xué)院2008級校友）在實驗設(shè)計和理論建模等方面提供了重要指導(dǎo)。 D y-S98Y  
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肖云峰教授、龔旗煌院士課題組工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等資助。 a W
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文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-23172-2